Stochastic Reachability Analysis of Hybrid Systems

تحلیل دستیابی تصادفی (SRA) روشی برای تجزیه و تحلیل رفتار سیستم های کنترلی است که دینامیک گسسته و پیوسته را ترکیب می کند. برای سیستم های گسسته احتمالی نشان داده شده است که یک روش تأیید عملی است اما برای سیستم های ترکیبی تصادفی می تواند بسیار بیشتر باشد. به عنوان یک تکنیک تأیید، SRA می تواند ایمنی و عملکرد، به عنوان مثال، سیستم های خودمختار، برنامه ریزی مسیر ربات و هواپیما و هماهنگی چند عاملی را ارزیابی کند، اما می تواند برای کنترل تطبیقی ​​چنین سیستم هایی نیز مورد استفاده قرار گیرد. تجزیه و تحلیل قابلیت دسترسی تصادفی سیستم های ترکیبی مقدمه ای مستقل و در دسترس برای این موضوع جدید در تجزیه و تحلیل و توسعه سیستم های ترکیبی تصادفی است. با شروع جنبه‌های مربوط به مدل‌های مارکوف و معرفی سیستم‌های ترکیبی تصادفی، کتاب سپس به پوشش تجزیه و تحلیل دسترسی برای سیستم‌های ترکیبی تصادفی می‌پردازد. به دنبال این ساخت، هسته متن ابتدا به طور رسمی مفهوم دسترس پذیری را در چارچوب تصادفی تعریف می کند و سپس به مسائلی می پردازد که چهره های مختلف SRA را نشان می دهد: • دستیابی تصادفی بر اساس نظریه فرآیند مارکوف. • روش های مارتینگل. دستیابی تصادفی به عنوان یک مسئله توقف بهینه. و • برنامه نویسی پویا. این کتاب با یک ضمیمه گرد شده است که زیربنای ریاضی را در مورد موضوعاتی مانند معادلات دیفرانسیل معمولی، نظریه اندازه گیری احتمالات و مدل سازی تصادفی ارائه می دهد، که به ریاضیدانان غیرمتخصص کمک می کند تا متن را درک کنند. تحلیل قابلیت دسترسی تصادفی سیستم‌های ترکیبی یک حوزه تحقیقاتی بسیار بین‌رشته‌ای را مشخص می‌کند و در نتیجه برای محققان دانشگاهی و دانشجویان فارغ‌التحصیل با پیشینه‌های مختلف در مهندسی کنترل، ریاضیات کاربردی و علوم کامپیوتر مورد توجه قابل توجهی است. مجموعه مهندسی ارتباطات و کنترل، پیشرفت‌های فنی عمده‌ای را گزارش می‌کند که پتانسیل تأثیرگذاری زیادی در زمینه‌های ارتباطات و کنترل دارد. این نشان‌دهنده تحقیقات در مؤسسات صنعتی و دانشگاهی در سراسر جهان است تا خوانندگان بتوانند از فرصت‌های جدید به محض در دسترس شدن استفاده کنند.

Stochastic reachability analysis (SRA) is a method of analyzing the behavior of control systems which mix discrete and continuous dynamics. For probabilistic discrete systems it has been shown to be a practical verification method but for stochastic hybrid systems it can be rather more. As a verification technique SRA can assess the safety and performance of, for example, autonomous systems, robot and aircraft path planning and multi-agent coordination but it can also be used for the adaptive control of such systems. Stochastic Reachability Analysis of Hybrid Systems is a self-contained and accessible introduction to this novel topic in the analysis and development of stochastic hybrid systems. Beginning with the relevant aspects of Markov models and introducing stochastic hybrid systems, the book then moves on to coverage of reachability analysis for stochastic hybrid systems. Following this build up, the core of the text first formally defines the concept of reachability in the stochastic framework and then treats issues representing the different faces of SRA: • stochastic reachability based on Markov process theory; • martingale methods; • stochastic reachability as an optimal stopping problem; and • dynamic programming. The book is rounded off by an appendix providing mathematical underpinning on subjects such as ordinary differential equations, probabilistic measure theory and stochastic modeling, which will help the non-expert-mathematician to appreciate the text. Stochastic Reachability Analysis of Hybrid Systems characterizes a highly interdisciplinary area of research and is consequently of significant interest to academic researchers and graduate students from a variety of backgrounds in control engineering, applied mathematics and computer science. The Communications and Control Engineering series reports major technological advances which have potential for great impact in the fields of communication and control. It reflects research in industrial and academic institutions around the world so that the readership can exploit new possibilities as they become available.